JP4859794B2 - 製紙設備のためのハイドロフォイル - Google Patents

Description

（関連出願の相互参照）
この出願は、米国連邦法規集第３５編１１９条により、２００６年１０月１６日出願のオーストリア国特許出願第Ａ１７１０／２００６号の優先権を主張する。先の出願は全体として参照により本出願に組み込まれる。

本発明は、紙生産設備のためのハイドロフォイルに関し、これはワイヤスクレーパまたはワイパストリップとも呼ばれる。ハイドロフォイルは、ワイヤに面する側に、セラミック材料から作られ互いに隣接して配置されるプレートで形成された摩耗ストリップを備えて構成される。

製紙または紙生産設備は、設備に従って移動させることができるワイヤを少なくとも１つ備えて構成されており、製紙原料またはパルプが設備の始端でワイヤに加えられる。製紙原料に含まれる流体、特に水は、ワイヤの移動における最初の領域上で排出される。ワイヤ上にある紙素材はワイヤの移動のより先の領域上で乾燥され、紙素材はその後ワイヤから取り上げられさらに処理される。ここでワイヤはハイドロフォイルまたはスクレーパ上で導かれる。ハイドロフォイルはまずワイヤを支持し、そしてワイヤの下側から製紙原料から出る流体を除去する働きをし、または製紙原料に吸引作用を及ぼす働きをする。この種のハイドロフォイルは、いつでも新しいハイドロフォイルと取り替え可能であるように、フレームに固定されている設備に交換可能なように配置される。

従来技術のワイヤは、プラスチック材料で作られたワイヤメッシュから製造される。この材料の硬さと、さらにワイヤがハイドロフォイル上で移動される約３０ｍ／秒という速度と、そして最後に製紙原料から出る流体の侵食性のために、ワイヤを支持するハイドロフォイルは極めて高い摩耗にさらされるため、ハイドロフォイルは、ワイヤに面する側に耐磨耗性コーティングを備えて構成されなければならない。

この目的のために、例えばガラス繊維強化プラスチック材料から製造される既知のハイドロフォイルは、ワイヤに面する側にそれらの全長にわたって、セラミック材料、特に酸化アルミニウムで作られたプレートで覆われ、これにより摩耗ストリップが形成される。これらの既知のプレートは、例えば、ハイドロフォイルに対応する幅と、その幅の２倍に一致する長さと、および約５ｍｍ〜８ｍｍの厚さを有する。

セラミック材料で作られ焼結プロセスで製造されるこの形式のプレートは、第一に、製造が極めて高価である。第二に、プレートの機械加工は相当の費用を伴ってのみ可能であり、その結果同様に高いコストが必要となる。プレートの製造に使用されるセラミック材料は加えて極めて脆いため、これらプレートはハイドロフォイルのコーティングに使用される間ずっと破断および亀裂の大きなリスクにさらされる。その結果形成された縁によりハイドロフォイル上で移動されるワイヤが損傷を受けるので、プレートの破断または亀裂は回避されなければならない。

従って、プレートが破断する結果の損傷の原因としては、プレートの表面がその上で移動されるワイヤにより明白な様態で加熱されることや、セラミック材料で作られたプレートの熱伝導率が極めて低いためにこの種のプレートに相当の熱応力が生じることがありうる。

ハイドロフォイルをコーティングするための、セラミック材料製のこの種のプレートを使用する上では、ワイヤの移動方向に延びる継目隙間が存在する結果、ワイヤに対し横方向に延在するハイドロフォイルの除去作用がワイヤの幅にわたって必ずしも望ましい程均一でないという事実がさらに不利益となる。

従って本発明の目的は、この一般的な形式の既知の装置および方法の上述の不利益を克服し、さらに改善されたスクレーパを備えた製紙設備のためのスクレーパを提供することである。

上述の、および他の目的に鑑みて、本発明により製紙設備のためのハイドロフォイルが提供される。製紙設備のためのハイドロフォイルは、
キャリヤストリップと、
ワイヤに向いて面するように構成された側で前記キャリヤストリップに取付けられた摩耗ストリップとを備えており、
前記摩耗ストリップはセラミック材料のプレートを複数含み、前記プレートが複数の層をなして配置され、複数の前記層が複数の薄いセラミック材料のプレートを隣接して配置してそれぞれ形成されかつ接着層によって相互に接合されている。

言い換えれば、本発明の目的は、互いに隣接して配置され、接着層によって互いに接合されているセラミック材料製の薄いプレートが、互いの上に位置する複数の層をなすことによって、摩耗ストリップが形成されるという事実によって達成される。

この形式の摩耗ストリップの構成の結果、第一に互いの上に積み重ねられた個々のプレートの相当に小さい厚さのために、プレートにおいて生じる熱応力は、セラミック材料で作られた従来のプレートと比較して著しく低い。さらに、積み重ねられたこの形式の摩耗ストリップは、個々のプレート間に配置された接着層のために、互いに隣接して配置されセラミック材料で作られた個々のプレートより構成される既知の摩耗ストリップの場合よりも相当に弾性であり、その理由で、積み重ねられたこの形式の摩耗ストリップへの破断または亀裂の結果としての損傷のリスクはこれまで既知の摩耗ストリップの場合よりも相当に低い。

互いの上に位置する層のプレートは、相互に割り当てられた突起部および凹部を備えて構成されるのが好ましく、その結果これらは相互に機械的にも固定される。さらに、互いに直接隣接して位置する層に配置されたプレートの継目隙間は、互いに対してずらされることが好ましい。

第１の好ましい実施形態によれば、摩耗ストリップのプレートはほぼワイヤの平面に配置される。第２の好ましい実施形態によれば、摩耗ストリップのプレートは、ワイヤに対して横方向に向けられており、摩耗ストリップのプレートの幅の狭い側がワイヤと対向して位置するという結果となる。摩耗ストリップは接着結合によってハイドロフォイルキャリヤストリップに接合され得る。さらに、ハイドロフォイルは摩耗ストリップを固定するための取付け手段を備えて構成することができ、その取付け手段は、ワイヤに割り当てられる表面で、ハイドロフォイルは止めストリップおよび取外し可能に取付けられた取付けストリップを備えて構成されているのが好ましく、摩耗ストリップは止めストリップと取付けストリップとの間で固定されることができる。さらに、摩耗ストリップは、ワイヤに面する側でその長さにわたって溝またはストリップを備えて構成されているキャリヤストリップによって、そしてハイドロフォイルキャリヤストリップに面する側で対向するストリップおよび溝を備えて構成されている摩耗ストリップによってキャリヤストリップに固定されることができ、それぞれのストリップは溝に挿入される。

摩耗ストリップは矩形または台形の断面を有していてもよい。この場合、摩耗ストリップは矩形断面の第１のプレートおよび台形断面の第２のプレートを含んでいてよく、台形断面のプレートは２つの外面のうちの少なくとも一方に配置されることが好ましい。

さらなる好ましい実施形態によれば、個々の層に配置されたプレートは異なる硬さのセラミック材料から製造してもよい。この場合、特に、ワイヤと直接接触するプレートと、摩耗ストリップの、ワイヤの移動方向における最初のプレートとは、極めて硬質なセラミック材料から製造され得るのに対し、他のプレートは、比較的硬質ではない、従ってある程度脆くないセラミック材料から製造されてもよい。

本発明の特徴であると考えられる他の特徴は添付の特許請求の範囲に記載されている。

本発明は紙生産設備のためのハイドロフォイルにおいて具体化されるものとしてここに例示説明される。しかしながらこれは本発明の精神を逸脱することなく請求項と均等であるものの領域および範囲の内で、種々の修正および構造上の変更を行い得るものであり、図示された詳細に限定されるべく意図されてはいない。

しかしながら、本発明の構成および動作方法は、添付図面と関連付けて以下の特定の実施形態の説明を読むと、その付加的な目的および利点とともに最もよく理解されるであろう。

ここで各図を詳細に参照すると、まず、特に図１にはハイドロフォイルが図示されており、これはワイパストリップ、ワイパ、スクリーンフォイルまたは単にスクレーパ、さらにまたはワイヤフォイルとも呼ばれることがある。キャリヤストリップ１は例えばガラス繊維強化プラスチックから製造されており、紙生産設備のワイヤに割り当てられる側には摩耗ストリップ２が設けられている。摩耗ストリップ２は、互いの上に積み重ねられる多数のセラミック材料製のプレート２１を備える。プレート２１は、ハイドロフォイル１の表面に、また互いに、接着層３を介して締結されている。

図示された実施形態において、摩耗ストリップ２は３層のプレート２１によって形成されており、互いの上に直接位置する層のプレート２１は互いに対してずらされている。

第一に、プレート２１の厚さが極めて小さく（約０．５ｍｍ〜１ｍｍ、または最大値３ｍｍまで）、そして第二に、プレート２１間に接着層３が配置されることにより、ハイドロフォイル１は、よりいっそう弾性があり、従来技術のかなり厚いプレートの単一の層しか持たない摩耗ストリップよりもはるかに破断を受けにくい摩耗ストリップ２を備えている。その結果、この新規な摩耗ストリップは、これまで知られていた摩耗ストリップの場合よりも損傷を受けることが大幅に少ない。これは、第一にプレート２１の厚さが極めて小さいために個々のプレート２１において熱応力がわずかしか生じないということと、第二に、摩耗ストリップ２が、層状構成および個々のプレート２１間に配置されている接着層３によって、セラミック材料製のかなり厚いプレート個々を互いに隣接して配置してなる既知の摩耗ストリップの場合よりも、かなり大きい弾性を有するということにより実現される。

図１に示されるハイドロフォイルキャリヤストリップ１は、プレート２１から反対に向いている側に、その全長にわたってアンダーカット溝１１を備えて構成されている。ハイドロフォイルキャリヤストリップは、アンダーカット溝１１により紙生産設備に設けられた保持ストリップに取外し可能に締結されることができ、その結果いつでも新しいハイドロフォイルと交換することができる。

図２に示されるハイドロフォイル１ａは、プレート２１から反対に向いている側にその全長にわたって両側部をアンダーカットされた基部１２を備えて構成されており、その結果ハイドロフォイル１ａは保持ストリップの対応する溝に押し込まれることができ、保持ストリップに固定され得るという点においてのみ、図１に示されるハイドロフォイル１と異なる。

図３に示されるハイドロフォイル１ａは、図２に示されるハイドロフォイル１ａと異なり、摩耗ストリップ２ａの個々のプレート２１ａはそれらの中心領域において、上面側には溝２２をそれぞれ備え、そして下面側には、溝２２とは正反対に、突出ストリップ２３をそれぞれ備えて構成されており、突出ストリップ２３は下方に位置するプレート２１ａの溝２２にそれぞれ突出する。さらに、ハイドロフォイル１ａも同様にその上面側に溝１３を備えて構成されており、その中に接するプレート２１ａの突出ストリップ２３が突出する。その結果、プレート２１ａの個々の層の間に位置する接着層３に加えて、個々のプレート２１ａ相互の機械的固定がもたらされる。

図４に示されるハイドロフォイル１ｂは、図１〜図３に示される設計変形とは異なる。一番上のプレート２１ｂが摩耗ストリップ２ｂの長手方向の長さに関して横方向に台形断面を有するという点で、摩耗ストリップ２ｂのプレート２１および２１ｂは異なる断面を有する。プレート２１ｂの厚さはワイヤの移動方向に減少しているのに対し、他のプレート２１はそれらの表面領域全体にわたり均一な断面を有する。このハイドロフォイル１ｂもまた固定溝１１を備えて構成されている。

本発明によるハイドロフォイル１ｃの図５に図示された第２の実施形態は、図１〜図４に示されるハイドロフォイルの第１の実施形態と異なる。ここで、摩耗ストリップ２ｃのプレート２１ｃの表面はワイヤとほぼ平行に配置されるのではなく、むしろワイヤに対して横方向に向けられている結果、ワイヤがプレート２１ｃの端面と接触する。プレート２１ｃはまた、それらの間に配置されている接着層３によって互いに接合される。

ここでこの摩耗ストリップ２ｃは、ハイドロフォイル１ｃが、ワイヤに面する上面側に、摩耗ストリップ２ｃから突出するストリップ２４がその中に突出するアンダーカット溝１３’を備えて構成されるということで、ハイドロフォイル１ｃに固定される。保持ストリップに固定されるために、ハイドロフォイル１ｃは両側をアンダーカットされた基部１２を備えて構成されている。

図６および図７に示される設計変形は、ハイドロフォイル１ｃへの摩耗ストリップ２ｄの固定の様式に関して、図５に示される実施形態と異なる。固定のために、ハイドロフォイル１ｃは、ワイヤに割り当てられる側に止めストリップ１４を備えて構成されており、そしてさらにハイドロフォイル１ｃに取外し可能に取付けられる取付けストリップ１５が設けられており、摩耗ストリップ２ｄを止めストリップ１４と取付けストリップ１５との間で固定することができる。その結果、摩耗ストリップ２ｄを、極めて単純な方法でハイドロフォイル１ｃから取り外すことができ、新しい摩耗ストリップ２ｄと取り替えることができる。

ここで摩耗ストリップ２ｄは、外側に位置する台形断面のプレート２１ｄおよび、台形断面のプレート２１ｄ間に配置される矩形断面のプレート２１の少なくとも１つの層とによって形成されるという点で、図５に示される摩耗ストリップ２ｃと異なる。ここで、プレート２１および２１ｄはやはり、接着層３によって互いに接合されている。

図８に示される設計変形は、溝１１、止めストリップ１４および取付けストリップ１５を備えて構成されているハイドロフォイル１ｄに、互いに接着により結合されており全部が矩形断面を有する複数のプレート２１ｃの層を備える摩耗ストリップ２ｅが設けられているという点で、図６および図７に示される設計変形と異なる。

図５〜図８に図示された本発明によるハイドロフォイルのこの第２の実施形態は、まず、第１の実施形態の長所、すなわち摩耗ストリップの脆性を低くすることを保証し、その結果摩耗ストリップへの損傷のリスクが低減される。摩耗ストリップの個々のプレートがストリップの長手方向で互いに対してずらされていることにより、さらにワイヤと圧接する面にワイヤの移動方向にいかなる連続的な継目隙間も持たず、その結果ハイドロフォイルはその全長にわたって同じ効果を有する。

個々のプレート２１、２１ａ、２１ｂおよび２１ｃは、炭化ケイ素または酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムまたは窒化ケイ素から製造することができる。ここで、炭化ケイ素が最も硬くかつ最も脆いセラミック材料を代表する。酸化アルミニウムは幾分硬さおよび脆性が低く、そして酸化ジルコニウムおよび窒化ケイ素は酸化アルミニウムよりも幾分硬さおよび脆性が低い。ここで、摩耗ストリップの個々の層は異なるセラミック材料から製造することができる。ワイヤとまず接触するプレートまたはその上をワイヤが走行するプレートは、極めて硬質なセラミック材料から製造されるのが好ましいのに対し、下方に位置するプレートまたはワイヤの移動方向で後続するプレートは、多少硬質ではないセラミック材料から製造される。その結果、摩耗ストリップは極めて高い摩耗強さと、さらに高い弾性を有する。

本発明によるハイドロフォイルの第１の例示的実施形態の部分上方斜視図である。 図１に図示された第１の例示的実施形態の変更例の図である。 図１に図示された第１の例示的実施形態の変更例の図である。 図１に図示された第１の例示的実施形態の変更例の図である。 本発明によるハイドロフォイルの第２の例示的実施形態の部分上方斜視図である。 図５に図示されたハイドロフォイルの第２の例示的実施形態の変更例の図である。 図５に図示されたハイドロフォイルの第２の例示的実施形態の変更例の図である。 図５に図示されたハイドロフォイルの第２の例示的実施形態の変更例の図である。

Claims (14)

1. キャリヤストリップと、
   前記キャリヤストリップの、ワイヤに面するようにされた側に取付けられた摩耗ストリップと、を備える製紙設備のためのハイドロフォイルであって、
   前記摩耗ストリップが、０．５ｍｍ〜３ｍｍの厚さを有するセラミック材料のプレートを複数含み、
   前記プレートが少なくとも３層をなして配置され、
   前記プレートの前記層が、複数の薄いセラミック材料のプレートを長手方向に隣接して配置することによりそれぞれ形成され、かつ接着層により相互に接合される、ハイドロフォイル。
2. 前記摩耗ストリップの前記層の前記プレートが突起部および対応する凹部を備えて形成されており、前記突起部および凹部が前記プレートを互いに機械的に固定する、請求項１に記載のハイドロフォイル。
3. 前記層それぞれの中の前記プレートがその間で継目を画成しており、直接上に位置する前記層それぞれの前記継目は垂直方向に対して相互にずらされている、請求項１に記載のハイドロフォイル。
4. 前記摩耗ストリップの前記プレートが前記ワイヤの略平面に配置される、請求項１に記載のハイドロフォイル。
5. 前記摩耗ストリップの前記プレートが前記ワイヤに対して横方向に向けられており、前記プレートの幅の狭い側が前記ワイヤと対向して位置する、請求項１に記載のハイドロフォイル。
6. 前記キャリヤストリップと前記摩耗ストリップが、接着剤によって互いに接合されている、請求項１に記載のハイドロフォイル。
7. 前記摩耗ストリップを前記キャリヤストリップに固定するための取付け手段を備える、請求項１に記載のハイドロフォイル。
8. 前記キャリヤストリップが、前記ワイヤに割り当てられる側に止めストリップおよび取外し可能に締結された取付けストリップと、を備えて形成され、前記止めストリップおよび前記取付けストリップがそれらの間に前記摩耗ストリップを固定するようにされる、請求項７に記載のハイドロフォイル。
9. 前記摩耗ストリップが台形断面を有する、請求項１に記載のハイドロフォイル。
10. 前記摩耗ストリップが、矩形断面を有する第１のプレートと、台形断面を有する第２のプレートと、を含み、
    前記第２のプレートが、前記摩耗ストリップの２つの外面のうちの少なくとも一方に配置されている、請求項９に記載のハイドロフォイル。
11. 前記キャリヤストリップが、前記ワイヤに面する側にその全長にわたって溝またはストリップを備えて形成されており、
    前記摩耗ストリップが、前記キャリヤストリップに面する側に向かい合うストリップまたは溝を備えて形成されており、
    前記ストリップのそれぞれが前記溝のそれぞれに挿入される、請求項１に記載のハイドロフォイル。
12. 前記層の個々に配置される前記プレートが、互いに硬さが異なるセラミック材料から製造される、請求項１に記載のハイドロフォイル。
13. 前記ワイヤと接触する前記プレートと、前記摩耗ストリップの前記ワイヤの移動方向における最初のプレートと、が、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、または窒化ケイ素から選択される材料から製造され、
    他の前記プレートが、前記ワイヤと接触する前記プレートと、前記摩耗ストリップの前記ワイヤの移動方向における最初のプレートと、を製造する材料に比べて硬質ではないセラミック材料から製造される、請求項１２に記載のハイドロフォイル。
14. セラミック材料の前記プレートが０．５ｍｍ〜１ｍｍの厚さを有する、請求項１に記載のハイドロフォイル。

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